CN102468183A - 制造复合基板的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种制造复合基板的方法,该方法是将多数熟胚的陶瓷基板单元,以环氧树脂(Epoxy Resin)或印刷电路板(PCB)贴合胶作为黏结剂,于200℃温度下予以压合而得到复合基板。
Description
【技术领域】
本发明是有关于一种制造复合基板(hybrid substrate)的方法,尤指一种由该方法所制得的复合基板,整体的可变性较大,易与多种材料搭配,尺寸更为精确,且散热效率更佳。
【背景技术】
复合基板中,厚膜混层电子电路是被图样(pattern)化而印制于单层或积层陶瓷基板的表面或内部,因此复合基板所使用的材料有:陶瓷基板材料、导电材料、电阻材料、介电材料、及组装与封装用材料等。单层的厚膜混层电路采用后烧式而将电子电路图样烧制于陶瓷基板上。积层的陶瓷基板则以共烧式(cofire)而将电子电路图样与基板材料同时烧成。
为了增加基板上晶片的单位密度、减低连接晶片导体的长度、及减低网路间的电容效应,提高电路的性能及其信赖度,并可达到电子产品轻量化及小型化的要求,因此积层基板模组(Multi-layer Modulus)已被广泛的使用。陶瓷积层基板模组是以成熟的积层厚膜技术制造模组所需的多层生胚基板,再将多层生胚基板共烧而成。而依所使用烧成温度的不同,陶瓷积层基板模组的制程可分为高温(>1000℃)共烧陶瓷技术(HTCC)及低温(<1000℃)共烧陶瓷(LTCC)技术。
现有的具有混层电路的积层陶瓷基板的制造方法,如图1所示,具有下列步骤:
(1)将陶瓷原料混合并研磨成微细粉末的研磨步骤101;
(2)去除所得陶瓷微细粉末中气泡的除气步骤102;
(3)将陶瓷微细粉末成型的步骤103;
(4)将陶瓷微细粉末成型体冲模成为陶瓷基板生胚薄片的冲模步骤104;
(5)在不同的陶瓷基板生胚薄片上,利用印刷或蚀刻技术,形成电路布局图样(Layout pattern)的步骤105;
(6)将具有电路布局图样的多数陶瓷基板生胚薄片上、下堆叠在一起,并予以压合的步骤106;
(7)将积层陶瓷基板生胚薄片切割出大小相同的单位基板的步骤107;
(8)将已形成切割线的积层陶瓷基板生胚薄片进行烧结的步骤108;
(9)检验烧结的积层陶瓷基板生胚薄片是否为良品的检验步骤109;
(10)量测已烧结的良品积层陶瓷基板的尺寸,并予以修正的步骤110;
(11)再检验尺寸合格的积层陶瓷基板的特性的步骤111;
(12)最后,即得积层共烧陶瓷基板112。
传统积层基板模组以高温共烧陶瓷技术制造,其基板材料主要为至少96%的氧化侣。由于其必须在至少1400℃的高温条件下烧成,其所使用的导体材料(主要为钨或铂等导电材料)极易被氧化,而使基板必须在氢氧的还原气氛下生成并烧成。相较于高温共烧陶瓷(HTCC)及厚膜制程,低温共烧陶瓷更适于高密度及高速度生产的积层基板模组的制造。低温烧成的积层基板模组是以玻璃与氧化铝或堇青石的氧化物混合物为基板材料,在相对低温(<1000℃)及一般气氛下即可烧成。传统的电阻及导电材料可被使用于低温烧成的积层基板模组中,导线、电阻及电容等电子被动元件可埋入积层陶瓷基板中,或直接烧制在基板表面,以增加线路与元件密度及节省空间供主动元件使用,以达到缩小基板尺寸的目的。
然而,上述现有的具有混成电路的积层陶瓷基板的制造方法,因为其基板是以生胚连同电子电路布局图样一起烧成,相当耗费制作时间及手续,导致作业流程繁杂,成本大幅增加,且以生胚烧成的方式,容易导致积层陶瓷基板的尺寸大小不一,成品尺寸的精确度较差,良率也不稳定。而若要达到较佳的散热性,则只有采用散热性较佳的材料。
【发明内容】
本发明的主要目的在于提供一种制造复合基板的方法,由该方法制造而成的复合基板具有尺寸精确度较佳及散热效率高等特性。
为达上述目的,本发明采用如下技术方案:一种制造复合基板的方法,该方法包括下列步骤:
(a)烧制多数以氧化铝材料构成的陶瓷基板单元熟胚,并以雷射加工技术,使熟胚形成可获得多数大小相同的单位基板的状态;
(b)将形成有电子元件或电路布局图样的金属薄层与陶瓷基板单元熟胚上、下堆叠在一起,并在所述电子元件或电路布局图样的金属薄层与两陶瓷基板单元熟胚之间,涂布环氧树脂(Epoxy Resin)作为黏结剂;以及
(c)再将此经环氧树脂(Epoxy Resin)黏结成一体的多数陶瓷基板熟胚,于200℃温度下压合,使得基板之间相互紧密坚固结合成为一体。
根据上述,本发明制造复合基板的方法是将经印刷、蚀刻所得的电子电路布局图样薄片与多数个陶瓷基板单元熟胚薄片上、下堆叠,并于两薄片胚之间以环氧树脂(Epoxy Resin)或PCB贴合胶作为黏结剂,于200℃温度下予以压合而得到复合基板。
相较于现有技术,由本发明制造复合基板的方法所制造出的复合基板,由于压合后即不需要再经过烧结,压合后的整体尺寸即相当稳定,而尺寸精确度的提高,可搭配使用的场所也相对增加,应变性大,散热效率高。
【附图说明】
图1为现有的制造复合基板的方法的流程图。
图2为本发明的一实施例的流程图。
图3为本发明的制造方法所得的积层陶瓷基板的结构示意图。
图4为本发明的制造方法所得的积层陶瓷基板的结构分解示意图。
图5为本发明的积层陶瓷基板的截面构造示意图。
【具体实施方式】
为能更进一步的认识与了解本发明的目的、形状、构造装置特征及其功效,兹以实施例配合图式,详细说明如下:
请参照图2所示,本发明制造复合基板的方法是将多数熟胚的陶瓷基板单元,以环氧树脂(Epoxy Resin)或印刷电路板(PCB)贴合胶作为黏结剂,于200℃温度下予以压合而得到复合基板。
第一阶段:熟胚的制备
步骤1(201):首先,将陶瓷原料以球磨机或其它研磨设备,将陶瓷原料研磨而得微细的粉末,较佳的陶瓷原料为最少含量达到96%的氧化铝(AL2O3),其特性如表1所示:
表1
步骤2(202):利用烘干等技术,去除上述步骤1所得的陶瓷微细粉末中的气泡;
步骤3(203):将上述步骤2所得的已去除气泡的陶瓷微细粉末,与有机黏合剂混合搅拌,并予流布在一基层薄膜上,而成型为生瓷薄片;
步骤4(204):利用模具,将上述步骤3所得的生瓷薄片冲压成为尺寸一定的片体,而得基板生胚;
步骤5(205):以适当的温度对上述步骤4所得的基板生胚,于烧结炉中烧结,而得熟化板;
步骤6(206):将上述步骤5所得的熟化板表面喷砂,使其表面的粗糙度均匀,且形成许多孔隙,以利下列第二阶段积层陶瓷基板的形成;
步骤7(207):对上述步骤6所得的表面粗糙度均匀的熟化板予以修正,同时进行检验,使其尺寸精确,品质合乎要求,即为本发明第二阶段的制法,来形成积层陶瓷基板所要的熟胚(陶瓷基板单元);
以下再参照图2至图5,叙述第二阶段的制造复合基板的方法。
步骤8(208):利用光罩蚀刻、印刷等方法,形成具有导线、电阻、或电容等电子元件或电子电路的布局(Layout)图样(pattern);此电子元件或电子电路的布局(layout)图样(pattern)薄层12也可在其它地方制造;
步骤8(209):将形成有电子元件或电子电路的布局图样薄层12多数陶瓷基板单元熟胚11上、下堆叠,并在这些陶瓷基板单元熟胚11与电子元件或电子电路的布局图样薄层12之间,以环氧树脂(Epoxy Resin)及PCB贴合胶作为黏结剂;
步骤10(210):在200℃温度下将其间混合有环氧树脂(Epoxy Resin)及PCB贴合胶的陶瓷基板单元熟胚11与电子元件或电子电路的布局图样薄层12上下相对压合,使成紧密结合的一体;
步骤11(211):于经过上述步骤的压合后陶瓷基板单元熟胚的表面,进行分离线预切割制程,使形成复数条可以分离的分离线;
步骤12(212):再经检验陶瓷基板单元熟胚11与电子元件或电子电路的布局图样薄层12的结合特性,即形成一合乎需求的积层陶瓷基板13。
如同上述,本发明的制造复合基板的方式,其所制造出的复合基板,由于压合后即不需要再经过烧结,压合后的整体尺寸即相当稳定,而尺寸精确度的提高,可搭配使用的场所也相对增加,应变性大,散热效率高。
在上述实施例中,所蚀刻或印刷的导线、电阻或电容等电子元件的布局图样薄层12可为混层电路(hybrid circuit)。而黏结剂材料可为聚酯类、丙烯酸酯或修正环氧树酯、酚醛类、聚亚醯胺及氟碳(Flurocarbon)树酯等与陶瓷绝缘基板有相容特性。上述的黏结剂材料的特性如表2所示。
黏结剂类别 | 抗温度性 | 抗化合物性 | 电气特性 | 黏着力 | 可桡性 | 成本 | 吸湿性 |
聚酯 | 可 | 良 | 优 | 优 | 优 | 低 | 可 |
丙烯酸酯 | 佳 | 良 | 良 | 优 | 良 | 中 | 差 |
修正环氧树酯 | 良 | 可 | 良/优 | 优 | 可 | 高 | 良 |
聚亚醯胺类 | 优 | 佳 | 良 | 佳 | 可 | 极高 | 差 |
氟碳类 | 佳 | 优 | 良 | 佳 | 优 | 中 | 优 |
酚醛类 | 良 | 良 | 良 | 良 | 良 | 中 | 可 |
表2
综合以上所述,本发明的制造复合基板的方法,确实具有前所未有的创新方法,其既未见于任何刊物,且市面上亦未见有任何类似的产品及制造方法,因此具有新颖性应无疑虑。另外,本发明所具有的独特特征以及功能远非现有技术可相比凝,所以其确实比现有技术更具有创造性,从而符合专利法有关发明专利的申请要件的规定,而依法提起专利申请。
以上述所,仅为本发明最佳具体实施例,但本发明的构造特征并不局限于此,任何熟悉该项技术的本领域技术人员可轻易思及的变化或修饰,均可涵盖在本案的权利要求范围内。
Claims (5)
1.一种制造复合基板的方法,该方法包括下列步骤:
(a)烧制多数以氧化铝材料构成的陶瓷基板单元熟胚,并以雷射加工技术,使熟胚形成可获得多数大小相同的单位基板的状态;
(b)将形成有电子元件或电路布局图样的金属薄层与陶瓷基板单元熟胚上、下堆叠在一起,并在所述电子元件或电路布局图样的金属薄层与两陶瓷基板单元熟胚之间,涂布环氧树脂(Epoxy Resin)作为黏结剂;以及
(c)再将此经环氧树脂(Epoxy Resin)黏结成一体的多数陶瓷基板熟胚,于200℃温度下压合,使得基板之间相互紧密坚固结合成为一体。
2.如权利要求1所述的制造复合基板的方法,其特征在于:电子元件或电路布局图样的金属薄层与两陶瓷基板单元熟胚之间,也可涂布印刷电路板(PCB)贴合胶作为黏结剂。
3.如权利要求1所述的制造复合基板的方法,其特征在于:电子元件或电路布局图样的金属薄层与两陶瓷基板单元熟胚之间,也可同时涂布环氧树脂(Epoxy Resin)和印刷电路板(PCB)贴合胶作为黏结剂。
4.如权利要求1所述的制造复合基板的方法,其特征在于:所述陶瓷基板单元的材料为氧化铝(Al2O3)或氮化铝(AlN)。
5.如权利要求1所述的制造复合基板的方法,其特征在于:所述黏结剂可为聚酯类、丙烯酸酯或修正环氧树酯、酚醛类、聚亚醯胺及氟碳(Flurocarbon)树酯等与陶瓷绝缘基板有兼容特性的材料。
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